JPH10135142A - 不純物拡散装置 - Google Patents

不純物拡散装置

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JPH10135142A
JPH10135142A JP30391196A JP30391196A JPH10135142A JP H10135142 A JPH10135142 A JP H10135142A JP 30391196 A JP30391196 A JP 30391196A JP 30391196 A JP30391196 A JP 30391196A JP H10135142 A JPH10135142 A JP H10135142A
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JP
Japan
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gas
exhaust
gas concentration
exhaust port
concentration
Prior art date
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Application number
JP30391196A
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English (en)
Inventor
Tadashi Nishimura
匡史 西村
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は炉心管の排気口近辺のガス濃度に基づ
いて排出ガス流量を制御して炉心管内の不純物ガス濃度
を均一にする不純物拡散装置を提供する。 【解決手段】不純物濃度拡散装置20は、石英チューブ
21内に半導体基板25を載置する石英ボート26が収
納され、ヒーター24で所定温度に加熱される。排気配
管31から石英チューブ21内のガスを排出しつつ、ガ
ス流入口29からN2 、O2 及びPOCl3 (あるいは
PH3 )をノズル27を介して石英チューブ21内に導
入し、半導体基板25上に拡散するとともに、余剰とな
ったガスあるいは未反応のガスを、排気口30及び排気
配管31を介して排気する。排気口30近傍の排気配管
31に設けられているガス濃度検出器33により排気ガ
スのガス濃度を検出し、この排気ガスのガス濃度に基づ
いて、可変バルブ32の開度を調整して、石英チューブ
21のボトム側の拡散ガス濃度を調節し、石英チューブ
21のボトム側のガス濃度を一定に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不純物拡散装置に
関し、詳細には、半導体製造行程において半導体基板に
リンやボロン等の不純物を拡散するための不純物拡散装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図2に示すように、不純物拡散装
置1は、石英チューブ(炉心管)2がSUSフランジ3
上に載置されるとともに、SiCライナー管4に覆われ
て、図示しない炉体に固定されており、SiCライナー
管4のさらに周方向外側には、石英チューブ2を加熱す
るヒーター5が配設されている。石英チューブ2内に
は、半導体基板(Siウェハー)6を載置する石英ボー
ト7及びノズル8が収納されており、石英ボート7は、
SUSフランジ3上に載置された保温筒9上に載置され
ている。
【0003】石英チューブ2内のノズル8は、SUSフ
ランジ3を介してガス流入口10が接続されており、石
英チューブ2は、SUSフランジ3に形成された排気口
11を介して排気配管12に接続されている。
【0004】不純物拡散装置1は、ガス流入口10より
導入されたN2 、O2 及びPOCl3 (あるいはP
3 )がノズル8を介して石英チューブ2内に導入さ
れ、半導体基板6に拡散される。この石英チューブ2内
のガスは、排気配管12を介して排気され、石英チュー
ブ2内のガス分布は、排気風量または圧力の変化に敏感
である。したがって、排気風量及び圧力の変化は、半導
体基板6への拡散濃度あるいは拡散抵抗の均一化に影響
を与える。特に、石英ボート7のボトム側は、排気口の
近くであり、排気口11及び排気配管12を通して石英
チューブ2内のガスが排気されるため、石英ボート7の
ボトム付近では、ガス流速が速くなり、不純物拡散ガス
の濃度が低下する。その結果、石英チューブ2のボトム
側に搭載されている半導体基板6のシート抵抗が高くな
ったり、均一性が悪化するという問題があった。すなわ
ち、従来の不純物拡散装置1は、排気流速の影響によ
り、不純物拡散濃度がボトム側で不安定である。
【0005】そこで、従来、炉内と炉外のそれぞれの圧
力の差を検知する差圧計と、炉内のガスを炉外に排出す
るための開口面積が可変の開口部と、前記差圧計の出力
を入力して前記開口部の面積を制御する制御装置とを備
えたことを特徴とする拡散炉装置が提案されている(特
開平2−10826号公報参照)。この従来の拡散炉装
置は、炉内圧力及びガスの流れを常に一定に保つことを
目的としている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の不純物拡散装置にあっては、炉内と炉外の圧
力差を検知して、炉内のガスを炉外に排出するための開
口部の開口面積を制御していたため、排気口付近のガス
濃度がなお不均一になるという問題があった。すなわ
ち、排気口付近では、ガスの流速が速くなるため、炉内
の排気口の形成されたボトム側でなお不純物ガスの濃度
が均一性になるという問題があった。
【0007】そこで、請求項1記載の発明は、炉心管の
排気口近辺のガス濃度を検出して、当該ガス濃度に基づ
いて排気口から排出されるガス流量を制御することによ
り、炉心管の排気口側のガス濃度を均一にして、半導体
材料の搭載位置に関わらず、不純物ガス濃度を均一に
し、不純物拡散濃度を均一化して、歩留まりを向上させ
ることのできる不純物拡散装置を提供することを目的と
している。
【0008】請求項2記載の発明は、排気口から排出さ
れる排気圧力が1mmH2 O〜40mmH2 Oの範囲で
前記排気ガス流量を調整することにより、炉心管の排気
口側のガス濃度及び圧力変化をより一層均一にして、半
導体材料の搭載位置に関わらず、不純物ガス濃度及び圧
力変化をより一層均一にし、不純物拡散濃度をより一層
均一化して、歩留まりをより一層向上させることのでき
る不純物拡散装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の不
純物拡散装置は、半導体材料の配設された炉心管内部に
拡散源を含むガスあるいは液体を導入しつつ、当該炉心
管内のガスを排気口から排出して、前記半導体材料に不
純物を拡散する不純物拡散装置において、前記排気口の
近くのガス濃度を検出するガス濃度検出手段と、前記ガ
ス濃度検出手段の検出した前記ガス濃度に応じて前記排
気口から排出される排気ガス流量を調整する排気ガス流
量調整手段と、を設けることにより、上記目的を達成し
ている。
【0010】上記構成によれば、炉心管の排気口近辺の
ガス濃度を検出して、当該ガス濃度に基づいて排気口か
ら排出されるガス流量を制御するので、炉心管の排気口
側のガス濃度を均一にして、半導体材料の搭載位置に関
わらず、不純物ガス濃度を均一にすることができ、不純
物拡散濃度を均一化して、歩留まりを向上させることが
できる。
【0011】この場合、例えば、請求項2に記載するよ
うに、前記排気ガス流量調整手段は、前記排気口から排
出される排気圧力が1mmH2 O〜40mmH2 Oの範
囲で前記排気ガス流量を調整するものであってもよい。
【0012】上記構成によれば、排気口から排出される
排気圧力が1mmH2 O〜40mmH2 Oの範囲で前記
排気ガス流量を調整するので、炉心管の排気口側のガス
濃度及び圧力変化をより一層均一にして、半導体材料の
搭載位置に関わらず、不純物ガス濃度及び圧力変化をよ
り一層均一にすることができ、不純物拡散濃度をより一
層均一化して、歩留まりをより一層向上させることがで
きる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。
【0014】図1は、本発明の不純物拡散装置の一実施
の形態を適用した不純物拡散装置10の構成図である。
【0015】図1において、不純物拡散装置20は、石
英チューブ(炉心管)21がSUSフランジ22上に載
置されているとともに、SiCライナー管23に覆われ
て、図示しない炉体に固定されており、SiCライナー
管23のさらに周方向外側には、石英チューブ21を加
熱するヒーター24が配設されている。石英チューブ2
1内には、半導体基板(Siウェハー)25を載置する
石英ボート26が収納されているとともに、ノズル27
が収納されており、石英ボート26は、SUSフランジ
22上に載置された保温筒28上に載置されている。
【0016】石英チューブ21内のノズル27には、S
USフランジ22を介してガス流入口29が接続されて
おり、ガス流入口29からは、N2 、O2 及びPOCl
3 (あるいはPH3 )等のガスがノズル27を介して石
英チューブ21内に導入されて、半導体基板25に拡散
される。
【0017】石英チューブ21は、SUSフランジ22
に形成された排気口30を介して排気配管31に接続さ
れており、排気配管31の途中には、可変バルブ32が
配設されている。可変バルブ32は、排気配管31の排
気通路の通路面積を可変し、石英チューブ21内から排
気口30及び排気配管31を通して排出される排気ガス
流量を調整する。この排気配管31の可変バルブ32と
排気口30の間、すなわち、排気口30の近くには、排
ガス濃度検出器33が配設されており、排ガス濃度検出
器33は、排気配管31から排出される排気ガス、すな
わち、排気口30の近くの排気ガスのガス濃度を検出し
て、図示しない制御装置に排ガス濃度検出信号を出力す
る。制御装置は、排ガス濃度検出器33から入力される
排ガス濃度検出信号に基づいて、可変バルブ32の開度
を可変制御し、石英チューブ21の下部(ボトム)側、
すなわち、保温筒28周辺のガス濃度を一定にして、半
導体基板25の不純物拡散濃度の均一性を安定させる。
【0018】次に、本実施の形態の作用を説明する。不
純物拡散装置20は、石英ボート26に半導体基板25
を載置して石英チューブ21内に収納し、ヒーター24
で所定温度、例えば、850℃〜1000℃に加熱す
る。そして、排気配管31から石英チューブ21内のガ
スを排出しつつ、ガス流入口29からN2 、O2 及びP
OCl3 (あるいはPH3 )をノズル27を介して石英
チューブ21内に導入する。この場合、N2 、O2 及び
POCl3 (あるいはPH3 )の供給量は、N2が、1
8l〜45l、O2 が、90cc〜900cc、POC
3 が、100mg〜300mg(PH3 の場合は、5
00cc〜2000cc)である。石英チューブ21内
に導入されたガスは、石英ボート26に載置されている
半導体基板25上に拡散され、余剰となったガスあるい
は未反応のガスは、排気口30及び排気配管31を介し
て排気される。
【0019】このように、石英チューブ21内の余剰ガ
スや未反応ガスは、排気口30及び排気配管31を介し
て排気されるが、排気口30付近では、排気流速が速く
なることから石英チューブ21のボトム側の拡散ガス濃
度が薄くなったり、逆に排気風量が足りない場合には、
ボトム側で拡散ガス濃度が濃くなるといった傾向があ
り、従来のように、単に、排気風量のコントロールある
いは排気配管または排気口近辺に圧力センサを設け、石
英管内及び排気圧力を監視して、圧力や風量を制御する
だけでは、不純物拡散濃度を均一化するには限界があ
る。
【0020】そこで、本実施の形態においては、排気口
30近傍の排気配管31に設けられているガス濃度検出
器33により排気ガスのガス濃度を検出し、この排気ガ
スのガス濃度に基づいて、制御装置により可変バルブ3
2の開度を調整して、石英チューブ21のボトム側の拡
散ガス濃度を調節する。この場合、石英チューブ21の
下流側の排気圧力が、1mmH2 O〜40mmH2
(9.8〜392Pa)の範囲で排気ガス流量を調整す
る。したがって、例えば、リン拡散を行うに当たり、石
英チューブ21下流(ボトム)側の、例えば、1mmH
2 O〜40mmH2 O(9.8〜392Pa)の排気風
量及び排気圧力からなるガス流速依存による拡散ガス濃
度変化(例えば、0.5%〜10%)に対応させて、排
気口30、すなわち、保温筒28近くの石英チューブ2
1のボトム側のガス濃度を一定に保つことができる。そ
の結果、半導体基板25の拡散濃度及び抵抗(例えば、
ターゲットとなる基板シート抵抗を7Ω/mm2 〜10
0Ω/mm2 )の均一性を向上させることができ、半導
体基板25の製造の歩留まりを向上させることができ
る。
【0021】このように、本実施の形態によれば、炉心
管である石英チューブ21の排気口30近辺のガス濃度
を検出して、当該ガス濃度に基づいて排気口30から排
出されるガス流量を制御しているので、石英チューブ2
1の排気口30側のガス濃度を均一にして、半導体材料
25の搭載位置に関わらず、不純物ガス濃度を均一にす
ることができ、不純物拡散濃度を均一化して、歩留まり
を向上させることができる。
【0022】また、可変バルブ32により、排気口30
から排出される排気圧力が1mmH2 O〜40mmH2
Oの範囲で排気ガス流量を調整するので、石英チューブ
21の排気口30側のガス濃度及び圧力変化をより一層
均一にして、半導体材料25の搭載位置に関わらず、不
純物ガス濃度及び圧力変化をより一層均一にすることが
でき、不純物拡散濃度をより一層均一化して、歩留まり
をより一層向上させることができる。
【0023】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
【0024】
【発明の効果】請求項1記載の発明の不純物拡散装置に
よれば、炉心管の排気口近辺のガス濃度を検出して、当
該ガス濃度に基づいて排気口から排出されるガス流量を
制御するので、炉心管の排気口側のガス濃度を均一にし
て、半導体材料の搭載位置に関わらず、不純物ガス濃度
を均一にすることができ、不純物拡散濃度を均一化し
て、歩留まりを向上させることができる。
【0025】請求項2記載の発明の不純物拡散装置によ
れば、排気口から排出される排気圧力が1mmH2 O〜
40mmH2 Oの範囲で前記排気ガス流量を調整するの
で、炉心管の排気口側のガス濃度及び圧力変化をより一
層均一にして、半導体材料の搭載位置に関わらず、不純
物ガス濃度及び圧力変化をより一層均一にすることがで
き、不純物拡散濃度をより一層均一化して、歩留まりを
より一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の不純物拡散装置の一実施の形態を適用
した不純物拡散装置の正面部分断面図。
【図2】従来の不純物拡散装置の正面部分断面図。
【符号の説明】
20 不純物拡散装置 21 石英チューブ 22 SUSフランジ 23 SiCライナー管 24 ヒーター 25 半導体基板 26 石英ボート 27 ノズル 28 保温筒 29 ガス流入口 30 排気口 31 排気配管 32 可変バルブ 33 排ガス濃度検出器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体材料の配設された炉心管内部に拡散
    源を含むガスあるいは液体を導入しつつ、当該炉心管内
    のガスを排気口から排出して、前記半導体材料に不純物
    を拡散する不純物拡散装置において、前記排気口の近く
    のガス濃度を検出するガス濃度検出手段と、前記ガス濃
    度検出手段の検出した前記ガス濃度に応じて前記排気口
    から排出される排気ガス流量を調整する排気ガス流量調
    整手段と、を設けたことを特徴とする不純物拡散装置。
  2. 【請求項2】前記排気ガス流量調整手段は、前記排気口
    から排出される排気圧力が1mmH2 O〜40mmH2
    Oの範囲で前記排気ガス流量を調整することを特徴とす
    る請求項1記載の不純物拡散装置。
JP30391196A 1996-10-30 1996-10-30 不純物拡散装置 Pending JPH10135142A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100752148B1 (ko) 2006-02-14 2007-08-24 국제엘렉트릭코리아 주식회사 기판 처리 설비
CN105908261A (zh) * 2016-06-01 2016-08-31 温州隆润科技有限公司 一种硅片高效扩散炉

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